JP2017072071A - 電動圧縮機 - Google Patents

Abstract

【課題】インバータカバーの設計上の自由度に優れた電動圧縮機、を提供する。【解決手段】電動圧縮機は、圧縮機構部および電動モータを収容するハウジング１１１と、インバータと、ハウジング１１１とともにインバータを収容する内部空間１２３を形成するインバータカバー２１と、内部空間１２３を封止するシール部材１２６とを備える。インバータカバー２１は、外部空間１２４に露出する外表面３１ａを有する樹脂製の外側カバー部３１と、外側カバー部３１と密着する樹脂界面３６を形成する樹脂製の内側カバー部３４と、外側カバー部３１および内側カバー部３４の間に介挿される金属板４７とを含む。樹脂界面３６は、一方縁部３６ｐおよび他方縁部３６ｑを含み、一方縁部３６ｐが金属板４７上に位置するとともに、他方縁部３６ｑが内部空間１２３と繋がるように設けられている。【選択図】図２

Description

この発明は、一般的には、電動圧縮機に関し、より特定的には、インバータ一体型の電動圧縮機に関する。

従来の電動圧縮機に関して、たとえば、特開２０１２−２１１５３３号公報には、騒音の発生を抑制しつつ、駆動回路からの漏電を確実に防止することを目的とした、電動圧縮機が開示されている（特許文献１）。

特許文献１に開示された電動圧縮機は、冷媒を圧縮する圧縮機構と、圧縮機構を作動させるモータ機構と、モータ機構を駆動する駆動回路（インバータ回路）と、圧縮機構およびモータ機構を密閉状態で収容するとともに、駆動回路を保持する内側ハウジングと、内側ハウジングを収容する外側ハウジングとを有する。

また、特開２０１３−２０９９０９号公報には、振動源の固有振動数との共振点をずらし、共振点のピークを下げてインバータカバーの振動および異音発生を抑制することを目的とした、インバータ一体型電動圧縮機が開示されている（特許文献２）。

特許文献２に開示されたインバータ一体型電動圧縮機は、圧縮機構を駆動させる電動モータと、電動モータを駆動させるためのインバータと、圧縮機構および電動モータを収容するセンタハウジングと、センタハウジングに連結され、センタハウジングとともにインバータの収容空間を区画するインバータカバーとを有する。

また、特開２０１３−５５２９８号公報には、軽量化に有利であり、かつ、密閉性を向上させることを目的とした、電磁波シールドカバーが開示されている（特許文献３）。特許文献３に開示された電磁シールドカバーは、ガスケットを介して、電子部品を収容する筐体の開口を塞ぐように設けられる。電磁波シールドカバーは、シールド用金属板に積層されるカバー体と、電極を内包し、樹脂組成物によりカバー体と一体に形成されるコネクター部とを有する。

また、特開２００６−１６６６０４号公報には、パワー半導体モジュールと冷却液との間の熱抵抗を低減することを目的とした、電力変換装置が開示されている（特許文献４）。特許文献４に開示された電力変換装置は、電気絶縁性を有する下面が放熱面として露出するパワー半導体モジュールと、開口部を有し、その開口部がパワー半導体モジュールの下面を覆うように設けられる水路カバーとを有する。

特開２０１２−２１１５３３号公報 特開２０１３−２０９９０９号公報 特開２０１３−５５２９８号公報 特開２００６−１６６６０４号公報

上述の特許文献１および２に開示されるように、インバータ一体型の電動圧縮機（電動コンプレッサ）が知られている。

このような電動圧縮機において、インバータを収容する内部空間を形成するカバー体（以下、「インバータカバー」ともいう）として、複数の樹脂製カバーを組み合わせたものが用いられる場合がある。この場合、インバータを収容する内部空間への水等の侵入を防ぐために、樹脂製カバー同士の樹脂界面においてシール性を十分に確保することが求められる。しかしながら、このような要求に応えようとすると、樹脂製カバーの材料の選択に制約が生じるなどして、インバータカバーの設計上の自由度が低くなるおそれがある。

そこでこの発明の目的は、上記の課題を解決することであり、インバータカバーの設計上の自由度に優れた電動圧縮機を提供することである。

この発明に従った電動圧縮機は、流体を圧縮する圧縮機構部と、圧縮機構部を駆動する電動モータと、圧縮機構部および電動モータを収容するハウジングと、直流電力を交流電力に変換して電動モータに印加するインバータと、ハウジングに取り付けられ、ハウジングとともにインバータを収容する内部空間を形成するカバー体と、カバー体およびハウジングの間に設けられ、内部空間を封止するシール部材とを備える。カバー体は、外部空間に露出する外表面を有する樹脂製の第１カバー部と、第１カバー部と密着する樹脂界面を形成する樹脂製の第２カバー部と、第１カバー部および第２カバー部の間に介挿される金属板とを含む。樹脂界面は、一方縁部および他方縁部を含み、一方縁部が金属板上に位置するとともに、他方縁部が内部空間と繋がるように設けられる。

このように構成された電動圧縮機によれば、樹脂界面の一方縁部が金属板上に位置するとともに、樹脂界面の他方縁部が内部空間と繋がるため、樹脂界面が外部空間から内部空間への水等の侵入経路となることがない。これにより、樹脂界面におけるシール性を確保する必要がなくなるため、カバー体の設計上の自由度を向上させることができる。

また好ましくは、第１カバー部および第２カバー部は、異なる種類の樹脂から形成される。

このように構成された電動圧縮機によれば、第１カバー部および第２カバー部に互いに異なる特性を持たせて、所望の性能を発揮するカバー体を得ることができる。

また好ましくは、電動圧縮機は、第２カバー部に一体に設けられ、インバータに接続されるバスバーをさらに備える。第２カバー部を形成する樹脂は、第１カバー部を形成する樹脂よりも高い電気絶縁性を有する。

このように構成された電動圧縮機によれば、第２カバー部に一体に設けられたバスバーに対して、高い電気絶縁性を確保することができる。

また好ましくは、第１カバー部および第２カバー部は、同じ種類の樹脂から形成される。

このように構成された電動圧縮機によれば、第１カバー部および第２カバー部間における樹脂の溶着性の管理を省くことができる。

以上に説明したように、この発明に従えば、インバータカバーの設計上の自由度に優れた電動圧縮機を提供することができる。

この発明の実施の形態における電動圧縮機の全体構成を示す概略図である。 図１中のインバータカバーおよびハウジングを部分的に拡大して示す断面図である。 図２中の２点鎖線ＩＩＩで囲まれた範囲を示す断面図である。

この発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。なお、以下で参照する図面では、同一またはそれに相当する部材には、同じ番号が付されている。

図１は、この発明の実施の形態における電動圧縮機の全体構成を示す概略図である。図１を参照して、電動圧縮機１００は、車両に搭載される電動圧縮機であり、車内空調用の冷媒圧縮に用いられる。

一例として、電動圧縮機１００は、ガソリンエンジンやディーゼルエンジン等の内燃機関と、バッテリからの電力供給により駆動するモータとを動力源とするハイブリッド自動車に搭載される。別の例として、電動圧縮機１００は、電気自動車または燃料電池自動車に搭載される。

電動圧縮機１００は、車両のエンジンルーム内に搭載されている。電動圧縮機１００は、エンジンルーム内のエンジンに取り付けられている。電動圧縮機１００は、エンジンに限られず、たとえば、エンジンルーム内のステーに取り付けられてもよい。電動圧縮機１００は、エンジンルーム以外の車両部位に取り付けられてもよい。

電動圧縮機１００は、圧縮機構部１１５と、電動モータ１１６と、ハウジング１１１と、インバータ１２１と、インバータカバー２１と、シール部材１２６と、バスバー４６とを有する。

圧縮機構部１１５は、その駆動に伴って冷媒を圧縮する。一例を挙げれば、圧縮機構部１１５は、ハウジング１１１内に固定された固定スクロールと、固定スクロールに対向配置された可動スクロールとを含んで構成されている。

電動モータ１１６は、圧縮機構部１１５を駆動させる。電動モータ１１６は、ロータ（回転子）１１８と、回転シャフト１１９と、ステータ（固定子）１１７とを有する。回転シャフト１１９は、電動モータ１１６の回転中心となる中心軸１０１に沿って軸状に延びている。回転シャフト１１９は、ハウジング１１１の内部で中心軸１０１を中心に回転可能に支持されている。すなわち、中心軸１０１と、回転シャフト１１９の回転中心とは、一致している。圧縮機構部１１５には、回転シャフト１１９の端部が接続されている。

回転シャフト１１９の外周上には、ロータ１１８が固定されている。ステータ１１７は、ステータコア１１７ｐおよびコイル１１７ｑを含んで構成されている。ステータコア１１７ｐは、ハウジング１１１の内周面に固定されている。コイル１１７ｑは、ステータコア１１７ｐのティース（不図示）に巻回されている。ロータ１１８およびステータ１１７は、回転シャフト１１９の径方向において隙間を設けて対向している。

圧縮機構部１１５および電動モータ１１６は、ハウジング１１１に収容されている。ハウジング１１１は、アルミニウム等の金属から形成されている。ハウジング１１１は、その構成部位として、筒部１１２、底部１１３および側壁部１１４を有する。

筒部１１２は、中心軸１０１の軸方向に沿った筒形状を有する。筒部１１２の内部には、圧縮機構部１１５および電動モータ１１６が収容されている。底部１１３は、筒部１１２の、その軸方向における一方の開口部を塞ぐ底部分をなしている。底部１１３は、圧縮機構部１１５および電動モータ１１６を収容する空間と、後述するインバータ１２１を収容する内部空間１２３との間を区画している。側壁部１１４は、底部１１３の周縁部から突出して壁形状をなしている。側壁部１１４は、中心軸１０１の軸方向において、圧縮機構部１１５および電動モータ１１６から遠ざかる方向に突出している。側壁部１１４は、中心軸１０１の軸方向から見た場合に、中心軸１０１の周りを周回する形状を有する。

インバータカバー２１は、ハウジング１１１に取り付けられている。ハウジング１１１およびインバータカバー２１は、電動圧縮機１００の外観をなしている。

より具体的には、インバータカバー２１は、中心軸１０１の軸方向において底部１１３と向かい合うように配置され、側壁部１１４に後述するシール部材１２６を介して取り付けられている。インバータカバー２１は、全体として、中心軸１０１に交わる平面内で平板状に延在する形状（円盤形状）を有する。インバータカバー２１は、ハウジング１１１（底部１１３および側壁部１１４）とともに、インバータ１２１を収容する内部空間１２３を形成している。

インバータカバー２１は、その構成部位として、電源入力ポート２２を有する。電源入力ポート２２は、外部空間１２４に向けて突出する筒形状を有する。電源入力ポート２２には、インバータ１２１に直流電力を供給するための外部コネクタが接続される。

インバータ１２１は、外部から供給された直流電力を交流電力に変換して電動モータ１１６に印加する。図中には、代表的に、インバータ回路が形成された基板だけが示されているが、インバータ１２１は、そのほか、コンデンサ等の電子部品や各種の配線類を含んで構成されている。

バスバー４６は、インバータカバー２１と一体に設けられている。バスバー４６は、導電性部材から形成されている。バスバー４６は、電源入力ポート２２内からインバータカバー２１の内部を通って、内部空間１２３に延出するように設けられている。電源入力ポート２２と外部コネクタとが接続されることによって、直流電力が、バスバー４６を通じてインバータ１２１に供給される。

シール部材１２６は、インバータカバー２１およびハウジング１１１の間に設けられている。シール部材１２６は、中心軸１０１の軸方向から見た場合に、側壁部１１４に対応して環状に延びる形状を有する。シール部材１２６は、ハウジング１１１のうちの側壁部１１４に接触して設けられている。シール部材１２６は、内部空間１２３を封止している。すなわち、環状のシール部材１２６の内側の空間が、内部空間１２３であり、環状のシール部材１２６の外側の空間が、外部空間１２４である。

図２は、図１中のインバータカバーおよびハウジングを部分的に拡大して示す断面図である。図３は、図２中の２点鎖線ＩＩＩで囲まれた範囲を示す断面図である。図１から図３を参照して、インバータカバー２１の構造についてより詳細に説明する。

インバータカバー２１は、外側カバー部３１と、内側カバー部３４と、金属板４７とを有する。外側カバー部３１、内側カバー部３４および金属板４７は、全体として、円盤形状を有し、中心軸１０１の軸方向において互いに重ね合わされている。外側カバー部３１および内側カバー部３４は、樹脂から形成されている。金属板４７は、金属から形成されている。

金属板４７は、外側カバー部３１および内側カバー部３４の間に介挿されている。金属板４７は、中心軸１０１の軸方向から見た場合にインバータ１２１を覆うように設けられている。金属板４７は、インバータ１２１内で発生したノイズのシールド材として設けられている。

外側カバー部３１は、金属板４７に対して外部空間１２４側から重ね合わされている。外側カバー部３１は、外表面３１ａを有する。外表面３１ａは、外部空間１２４に露出している。外表面３１ａは、インバータカバー２１において電動圧縮機１００の外観をなしている。シール部材１２６は、インバータカバー２１のうちの外側カバー部３１に接触して設けられている。

内側カバー部３４は、金属板４７に対して内部空間１２３側から重ね合わされている。内側カバー部３４は、ハウジング１１１の底部１１３と向かい合う位置において、内部空間１２３を区画形成している。バスバー４６は、インバータカバー２１のうちの内側カバー部３４に内蔵されている。バスバー４６は、内側カバー部３４にインサート成形されている。

外側カバー部３１および内側カバー部３４は、互いに異なる種類の樹脂から形成されている。本実施の形態では、内側カバー部３４を形成する樹脂が、外側カバー部３１を形成する樹脂よりも高い電気絶縁性を有する。このような構成によれば、バスバー４６および金属板４７間の電気絶縁性を十分に確保することができる。

さらに本実施の形態では、外側カバー部３１を形成する樹脂が、内側カバー部３４を形成する樹脂よりも高い引張り強さを有する。このような構成によれば、外部からインバータカバー２１に過度な力が加わった場合においても、インバータカバー２１の変形や破損を効果的に防ぐことができる。

外側カバー部３１を形成する樹脂の一例としては、ポリアミド樹脂（ＰＡ材）であり、内側カバー部３４を形成する樹脂の一例としては、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ材）である。

外側カバー部３１および内側カバー部３４は、樹脂界面３６を形成している。樹脂界面３６は、外側カバー部３１および内側カバー部３４が、金属板４７を介することなく、互いに密着することによって形成されている。本実施の形態では、外側カバー部３１および内側カバー部３４の境界が、金属板４７が介在する部分と、異種の樹脂同士が密着する樹脂界面３６とから構成されている。

樹脂界面３６は、一方縁部３６ｐおよび他方縁部３６ｑを含み、一方縁部３６ｐが金属板４７上に位置するとともに、他方縁部３６ｑが内部空間１２３と繋がるように設けられている。

より具体的に説明すると、樹脂界面３６は、中心軸１０１の軸方向から見た場合に、中心軸１０１の周りを帯状に周回する形状を有する。中心軸１０１を含む平面でインバータカバー２１を切断した場合に（図２および図３中に示す断面図において）、樹脂界面３６の一方縁部３６ｐが金属板４７上に位置するとともに、樹脂界面３６の他方縁部３６ｑが内部空間１２３と繋がる。樹脂界面３６は、外側カバー部３１の外表面３１ａより内部空間１２３側に離れた位置から、内部空間１２３にまで達する。

本実施の形態においては、一方縁部３６ｐは、樹脂界面３６の断面において、中心軸１０１の軸周りの外周側に配置されている。すなわち、一方縁部３６ｐは、樹脂界面３６の外周縁部である。なお、一方縁部３６ｐは、金属板４７の表面上に位置している。一方縁部３６ｐは、中心軸１０１の軸方向において、ハウジング１１１の側壁部１１４の直上で、シール部材１２６よりも外周側に配置されている。

他方縁部３６ｑは、樹脂界面３６の断面において、中心軸１０１の軸周りの内周側に配置されている。すなわち、他方縁部３６ｑは、樹脂界面３６の内周縁部である。なお、他方縁部３６ｑは、シール部材１２６よりも内周側に配置されている。樹脂界面３６は、全体として、一方縁部３６ｐより、中心軸１０１の径方向外側から径方向内側に向けて延び、中心軸１０１の軸方向においてハウジング１１１に近づきながら他方縁部３６ｑに達する断面形状を有する。

異なる種類の樹脂同士は溶着性に劣るため、その樹脂同士が密着する樹脂界面のシール性を確保することは一般的に困難である。これに対して、本実施の形態では、樹脂界面３６の一方縁部３６ｐが金属板４７上に位置するとともに、樹脂界面３６の他方縁部３６ｑが内部空間１２３と繋がるため、樹脂界面３６が外部空間１２４から内部空間１２３への水等の侵入経路となることがない。これにより、樹脂界面３６におけるシール性を考慮する必要がないため、外側カバー部３１および内側カバー部３４を形成する樹脂として、異なる種類の樹脂を選定することが可能となる。

なお、外側カバー部３１および内側カバー部３４を形成する樹脂の選定は、本実施の形態で説明したものに限られない。たとえば、外側カバー部３１は、外部空間１２４に晒されるため、外側カバー部３１を形成する樹脂の特性として、耐環境性や耐候性、耐薬品性等を考慮してもよい。本実施の形態では、電動圧縮機１００が車両のエンジンルーム内に取り付けられるため、外側カバー部３１を形成する樹脂がこれらの特性を備えることが求められる。

また、外側カバー部３１を形成する樹脂と、内側カバー部３４を形成する樹脂とは、同じ種類であってもよい。この場合、外側カバー部３１および内側カバー部３４間における溶着性の管理を省くことができる。

以上に説明した、この発明の実施の形態における電動圧縮機の構造についてまとめて説明すると、本実施の形態における電動圧縮機１００は、流体としての冷媒を圧縮する圧縮機構部１１５と、圧縮機構部１１５を駆動する電動モータ１１６と、圧縮機構部１１５および電動モータ１１６を収容するハウジング１１１と、直流電力を交流電力に変換して電動モータに印加するインバータ１２１と、ハウジング１１１に取り付けられ、ハウジング１１１とともにインバータ１２１を収容する内部空間１２３を形成するカバー体としてのインバータカバー２１と、インバータカバー２１およびハウジング１１１の間に設けられ、内部空間１２３を封止するシール部材１２６とを備える。

インバータカバー２１は、外部空間１２４に露出する外表面３１ａを有する樹脂製の第１カバー部としての外側カバー部３１と、外側カバー部３１と密着する樹脂界面３６を形成する樹脂製の第２カバー部としての内側カバー部３４と、外側カバー部３１および内側カバー部３４の間に介挿される金属板４７とを含む。樹脂界面３６は、一方縁部３６ｐおよび他方縁部３６ｑを含み、一方縁部３６ｐが金属板４７上に位置するとともに、他方縁部３６ｑが内部空間１２３と繋がるように設けられている。

このように構成された、この発明の実施の形態における電動圧縮機１００によれば、インバータカバー２１の設計上の自由度が向上するため、所望の性能を発揮する高品質なインバータカバー２１を実現することができる。

なお、本実施の形態では、圧縮機構部１１５、電動モータ１１６およびインバータ１２１が直線上に並ぶインライン型の電動圧縮機１００について説明したが、これに限られず、インバータ１２１がハウジング１１１の筒部１１２に設けられるキャメル型に本発明を適用することも可能である。

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

この発明は、主に、インバータ一体型の電動圧縮機に適用される。

２１ インバータカバー、２２ 電源入力ポート、３１ 外側カバー部、３１ａ 外表面、３４ 内側カバー部、３６ 樹脂界面、３６ｐ 一方縁部、３６ｑ 他方縁部、４６ バスバー、４７ 金属板、１００ 電動圧縮機、１０１ 中心軸、１１１ ハウジング、１１２ 筒部、１１３ 底部、１１４ 側壁部、１１５ 圧縮機構部、１１６ 電動モータ、１１７ ステータ、１１７ｐ ステータコア、１１７ｑ コイル、１１８ ロータ、１１９ 回転シャフト、１２１ インバータ、１２３ 内部空間、１２４ 外部空間、１２６ シール部材。

Claims (4)

1. 流体を圧縮する圧縮機構部と、
   前記圧縮機構部を駆動する電動モータと、
   前記圧縮機構部および前記電動モータを収容するハウジングと、
   直流電力を交流電力に変換して前記電動モータに印加するインバータと、
   前記ハウジングに取り付けられ、前記ハウジングとともに前記インバータを収容する内部空間を形成するカバー体と、
   前記カバー体および前記ハウジングの間に設けられ、前記内部空間を封止するシール部材とを備え、
   前記カバー体は、
   外部空間に露出する外表面を有する樹脂製の第１カバー部と、
   前記第１カバー部と密着する樹脂界面を形成する樹脂製の第２カバー部と、
   前記第１カバー部および前記第２カバー部の間に介挿される金属板とを含み、
   前記樹脂界面は、一方縁部および他方縁部を含み、前記一方縁部が前記金属板上に位置するとともに、前記他方縁部が前記内部空間と繋がるように設けられる、電動圧縮機。
2. 前記第１カバー部および前記第２カバー部は、異なる種類の樹脂から形成される、請求項１に記載の電動圧縮機。
3. 前記第２カバー部に一体に設けられ、前記インバータに接続されるバスバーをさらに備え、
   前記第２カバー部を形成する樹脂は、前記第１カバー部を形成する樹脂よりも高い電気絶縁性を有する、請求項２に記載の電動圧縮機。
4. 前記第１カバー部および前記第２カバー部は、同じ種類の樹脂から形成される、請求項１に記載の電動圧縮機。

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